JP2019074189A - タンク保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな衝撃が加わった場合であってもタンクの軸線方向の少なくとも一方での位置ずれを抑制できるタンク保持装置を提供する。【解決手段】タンクの外周側面から突出した突出部と、前記タンクを支持する支持部材に固定され、前記突出部よりも前記タンクの軸線方向に離間した位置で前記タンクの外周側面を包囲したバンドと、前記バンドが前記タンクの外周側面に密着するように前記バンドを付勢する圧縮コイルばねと、を備え、前記圧縮コイルばねが最大限に圧縮された最大圧縮状態で、前記バンドは前記タンクから最大限に離間した状態となり、前記最大圧縮状態での前記圧縮コイルばねの高さである密着高さは、前記バンドが前記タンクの外周側面に密着した定常状態での前記圧縮コイルばねの高さである定常高さよりも低くする。【選択図】図２

Description

本発明は、タンク保持装置に関する。

タンクを保持する手法として、タンクの外周側面を包囲したバンドを設け、このバンドを車両等に設けられた支持部材に固定することが知られている。このようなバンドに対するタンクの軸線方向の位置ずれを抑制するために、タンクの外周から突出した突出部が設けられ、突出部がバンドに接触することにより、位置ずれを抑制する場合がある（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−１２３５９０号公報

このような装置には、バンドがタンクの外周側面に密着するように圧縮コイルばねが設けられている場合がある。何らかの原因によりタンクに外部から大きな衝撃が加わった場合には、圧縮コイルばねの付勢力に抗してバンドがタンクから離間する可能性がある。この場合、バンドが突出部上に乗り上げ、タンクの軸線方向の位置ずれを規制できない可能性がある。

本発明は、大きな衝撃が加わった場合であってもタンクの軸線方向の少なくとも一方での位置ずれを規制できるタンク保持装置を提供するものである。

上記目的は、タンクの外周側面から突出した突出部と、前記タンクを支持する支持部材に固定され、前記突出部よりも前記タンクの軸線方向に離間した位置で前記タンクの外周側面を包囲したバンドと、前記バンドが前記タンクの外周側面に密着するように前記バンドを付勢する圧縮コイルばねと、を備え、前記圧縮コイルばねが最大限に圧縮された最大圧縮状態で、前記バンドは前記タンクから最大限に離間した状態となり、前記最大圧縮状態での前記圧縮コイルばねの高さである密着高さは、前記バンドが前記タンクの外周側面に密着した定常状態での前記圧縮コイルばねの高さである定常高さよりも低く、以下の式（１）を満たす、タンク保持装置によって達成できる。
｛（前記タンクの直径）＋（前記タンクの直径方向における前記タンクの外周側面からの突出部の突出高さの合計）｝×円周率＞前記タンクの外周長さ＋前記定常高さ−前記密着高さ・・・（１）

本発明によれば、大きな衝撃が加わった場合であってもタンクの軸線方向の少なくとも一方での位置ずれを抑制できるタンク保持装置を提供できる。

図１は、タンクを保持する保持装置の側面図である。 図２Ａは、図１のＡ−Ａ断面図であり、図２Ｂは、圧縮コイルばねが最大限に圧縮された最大圧縮状態の説明図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ変形例の保持装置の説明図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ変形例のプロテクタの説明図である。

図１は、タンクＴを保持する保持装置１の側面図である。図２Ａは、図１のＡ−Ａ断面図である。タンクＴは、樹脂製のライナーの周囲に樹脂含浸した炭素繊維を巻き付けた円柱状であり、その軸線方向は図１でのＹ方向である。タンクＴは、例えば水素ガスを高圧で貯留し、貯留された水素ガスは車両に搭載された燃料電池に供給される。タンクＴの軸心方向の両端部にはそれぞれ口金Ｃ及びＣａが設けられており、口金ＣにはバルブＶが設けられている。バルブＶには水素ガスを燃料電池に供給するための配管が接続される。

保持装置１は、バンド１０及び１０ａ、固定機構３０、付勢機構４０、及びプロテクタ５０を含む。バンド１０及び１０ａ、固定機構３０、付勢機構４０、及びプロテクタ５０は、単一のタンクＴに対して、Ｙ方向に離間して一対ずつ設けられている。タンクＴは、車両に固定されたフレームＦａ及びＦｂにより、バンド１０及び１０ａを介して保持されている。フレームＦａ及びＦｂは、互いに平行にＹ方向に延びた形状である。フレームＦａ及びＦｂは、タンクＴを支持する支持部材の一例である。バンド１０及び１０ａは金属製であって同一形状であり、それぞれタンクＴの上側半周及び下側半周を押えている。２つのプロテクタ５０は、２対のバンド１０及び１０ａに対してＹ方向に離間した位置でタンクＴに取り付けられている。プロテクタ５０は、タンクＴの外周側面から突出した突出部の一例である。２対のバンド１０及び１０ａは、互いにＹ方向に離間しており、２つのプロテクタ５０はＹ方向で２対のバンド１０及び１０ａを挟むようにタンクＴの外周に取り付けられている。互いに対向するプロテクタ５０とバンド１０及び１０ａとの間には、タンクＴの軸心方向での伸縮を考慮して隙間が確保されている。プロテクタ５０は、例えばゴム等の弾性を有した材料により形成されているが、これに限定されない。

図２Ａに示すように、バンド１０は、フレームＦａに固定された基端部１３、基端部１３から延びてタンクＴの外周に沿って湾曲した湾曲部１１、及び湾曲部１１から延びてタンクＴから離れた先端部１４を含む。バンド１０ａも同様に、湾曲部１１ａ、基端部１３ａ、及び先端部１４ａを含む。基端部１３及び１３ａは、固定機構３０によりフレームＦａに固定されている。付勢機構４０は、先端部１４及び１４ａをフレームＦｂに固定すると共に、先端部１４をフレームＦｂ側へ付勢している。尚、固定機構３０及び付勢機構４０においては、フレームＦａと基端部１３ａ、及びフレームＦｂと先端部１４ａが溶接等により接合されていてもよい。

固定機構３０は、ボルト３１及びナット３Ｎを含む。ボルト３１は、基端部１３及び１３ａとフレームＦａとに形成された貫通孔を貫通し、ナット３Ｎにより基端部１３及び１３ａがフレームＦａを挟持するように固定されている。

付勢機構４０は、ボルト４１、受け部材４５、圧縮コイルばねＳ、及びナット４Ｎを含む。ボルト４１は、先端部１４及び１４ａとフレームＦｂとにそれぞれ形成された貫通孔を貫通し、ナット４Ｎにより先端部１４及び１４ａがフレームＦｂを挟持するように固定されている。受け部材４５は、ボルト４１の頭部４３と先端部１４との間に位置してボルト４１が貫通している。頭部４３の外径は受け部材４５の内径よりも大きいため、ボルト４１からの受け部材４５の脱落が規制されている。先端部１４の貫通孔の径は、先端部１４がボルト４１の軸方向に摺動可能な程度に設定されている。圧縮コイルばねＳは、ボルト４１に貫通されて受け部材４５と先端部１４との間に配置されて、先端部１４をフレームＦｂ側に付勢している。これによりバンド１０はタンクＴ側に付勢されている。尚、圧縮コイルばねＳによりバンド１０は付勢されているので、タンクＴの径方向での膨縮に対応して湾曲部１１及び１１ａをタンクＴの外周側面に密着させることができる。

図２Ａは、重力及び圧縮コイルばねＳによる付勢力以外の外力が作用しておらず安定してタンクＴが保持されている定常状態を示している。定常状態では、圧縮コイルばねＳの付勢力により先端部１４はフレームＦｂとの間に隙間Ｃ１を有してフレームＦｂ側に付勢されることにより、バンド１０及び１０ａはタンクＴの外周側面に密着するように設計されている。この定常状態での圧縮コイルばねＳの高さを定常高さＨ１とする。外径Ｄ５は、プロテクタ５０の外径である。また、突出高さＨ５は、タンクＴの外周側面からのプロテクタ５０の突出高さである。プロテクタ５０は略真円の円環状であるため、外径Ｄ５及び突出高さＨ５は、プロテクタ５０の周方向での位置によらずに略一定である。外径Ｄ５は、定常状態での湾曲部１１及び１１ａの外径よりも大きく設定されている。換言すれば、突出高さＨ５は、定常状態で湾曲部１１及び１１ａの外径よりも径方向外側に突出するように設定されている。このため、例えば保持装置１に何らかの衝撃が加わった場合には、互いに隣接したプロテクタ５０とバンド１０及び１０ａとが接触することにより、タンクＴの軸線方向の位置ずれが抑制される。

図２Ｂは、圧縮コイルばねＳが最大限に圧縮された最大圧縮状態の説明図である。図２Ｂは、何らかの衝撃により圧縮コイルばねＳの付勢力に抗してタンクＴが最もＸ方向に移動して、圧縮コイルばねＳが最大圧縮状態となった場合を示している。最大圧縮状態とは、圧縮コイルばねＳが押し縮められてコイル同士が接触した状態である。最大圧縮状態で圧縮コイルばねＳの高さは最も低くなり、この状態での圧縮コイルばねＳの高さを密着高さＨ２と称する。最大圧縮状態では湾曲部１１及び１１ａ間の距離が最も長くなり、先端部１４ａとフレームＦｂとの間の隙間も最も大きくなり、このときの隙間をＣ２とする。この状態では、湾曲部１１及び１１ａの内周長さとフレームＦａ及びＦｂの各厚みと隙間Ｃ２とにより画定される円の内周長さが最も長くなる。例えば、最大圧縮状態でのこの内周長さが、プロテクタ５０の外周の長さよりも大きくなった場合には、プロテクタ５０が湾曲部１１及び１１ａの内側を通過してタンクＴの軸心方向の位置ずれを抑制できない可能性がある。

このため、本実施例では、以下の式（１）を満たすように設定されている。
｛（直径ＤＴ）＋（突出高さＨ５）×２｝×円周率＞タンクＴの外周長さ＋定常高さＨ１−密着高さＨ２・・・（１）
式（１）の左辺の｛（直径ＤＴ）＋（突出高さＨ５）×２｝は、外径Ｄ５を示す。このため、式（１）の左辺は、この外径Ｄ５に円周率を乗算したものであるため、プロテクタ５０の外周を示す。（突出高さＨ５）×２は、タンクＴの直径方向におけるタンクＴの外周側面からのプロテクタ５０の突出高さの合計を示している。

右辺は、上述した最大圧縮状態での内周長さと近似できる。この理由は以下による。タンクＴの外周長さは、定常状態での湾曲部１１及び１１ａの内周長さとフレームＦａ及びＦｂの厚みと隙間Ｃ１との合計と近似できる。定常高さＨ１−密着高さＨ２は、定常状態から最大圧縮状態となった場合での隙間Ｃ１から隙間Ｃ２への増大分の長さに略等しく、換言すれば隙間Ｃ２−隙間Ｃ１に等しい。従って、定常状態での湾曲部１１及び１１ａの内周長さとフレームＦａ及びＦｂの厚みと隙間Ｃ１との合計に、隙間Ｃ１から隙間Ｃ２への増大分の長さを示す（隙間Ｃ２−隙間Ｃ１）を加算した値は、上述した最大圧縮状態での内周長さと等しくなる。以上のように、式（１）は、プロテクタ５０の外周が上述した最大圧縮状態での内周長さよりも大きいこと示しており、式（１）を満たすことにより、上述したようにバンド１０及び１０ａがプロテクタ５０を乗り越えることを規制できる。

ここで、式（１）を満たすために、タンクＴの外周長さや、定常高さＨ１、密着高さＨ２の設計を変更することは困難である。しかしながら、プロテクタ５０は上述したようにゴム製であるため、プロテクタ５０の突出高さを設計変更することは容易である。このため、プロテクタ５０を設計変更することにより、式（１）を満たすことができ、これにより容易にタンクＴの軸心方向での位置ずれを抑制できる。

尚、タンクＴの外周はタンクＴの内圧により変化し、これと共に定常高さＨ１も変化するが、どのような状態であっても式（１）を満たす限りタンクＴの軸心方向での位置ずれを抑制できる。このため、式（１）により、タンクＴの内圧によらずにプロテクタ５０の突出高さＨ５を算出できる。

次に、複数の変形例について説明する。尚、同一の構成については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ変形例の保持装置１ａ及び１ｂの説明図である。保持装置１ａは、図１に示した保持装置１とは異なり、２対のバンド１０及び１０ａの間に、２つのプロテクタ５０が取り付けられている。このような構成においても、タンクＴの軸線方向の何れの方向での位置ずれも抑制できる。保持装置１ｂは、２対のバンド１０及び１０ａのうちの一方のみを挟持するように２つのプロテクタ５０が取り付けられている。このような構成においても、タンクＴの軸線方向の何れの方向での位置ずれも抑制できる。

次に、プロテクタの変形例について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ変形例のプロテクタ５０ａ及び５０ｂの説明図である。プロテクタ５０ａは、外周側面が略正方形状に形成されている。この場合、式（１）の突出高さＨ５を、プロテクタ５０ａのタンクＴから最も突出した部分の突出高さＨ５ａに置き換えて式（１）を満たすように設計されている。これにより、最大圧縮状態であってもタンクＴの軸線方向での位置ずれを抑制できる。尚、プロテクタ５０ａは、略正方形状に形成されているため、例えば車両等のフレーム上に設置しても転がることが抑制されている。

プロテクタ５０ｂは、外周側面から部分的に突出した凸部５１が形成されている。凸部５１は、略９０度の等角度間隔で設けられている。この場合でも、式（１）の突出高さＨ５を、プロテクタ５０ｂのタンクＴから最も突出した部分の突出高さＨ５ｂに置き換えて式（１）を満たすように設計されている。これにより、最大圧縮状態であってもタンクＴの軸線方向での位置ずれを抑制できる。尚、上述の実施例および変形例では、突起部が円筒形状のタンクの中心に対して対称形状に設けられていたが、例えば図４（Ｂ）において、凸部５１が１つのみ設けられる場合もある。この場合には、式（１）において、突出高さに２を乗算する必要はない。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

プロテクタは、タンクに一体的に形成され、タンクの外周側面から部分的に突出した部分であってもよい。また、タンクに対して衝撃が加わる方向が予め想定されている場合には、その衝撃が加わった場合に想定されるタンクの軸心方向の一方向での位置ずれを抑制できればよいため、この場合には単一のタンクに対して一つのみのプロテクタが設けられていてもよい。また、保持装置が例えば車両に搭載され、車両のボデー等によりタンクの軸心方向の一方向での位置ずれが抑制される場合には、プロテクタにより軸心方向の他方向での位置ずれを抑制できればよいため、この場合には単一のタンクに対して一つのみのプロテクタが設けられていてもよい。

単一のバンドにより、タンクの外周側面のほぼ全域を包囲したものであってもよい。

タンクは例えば金属製であってもよい。タンクは、例えばＬＰガス等の燃料ガスや、液体燃料、又は燃料以外の気体又は液体を貯留してもよい。単一のタンクを押えるためのバンドの数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。保持装置は、車両以外の移動体に搭載されるタンクに対しても使用でき、また、屋外、屋内を問わずに据え置き型のタンクに対しても使用できる。

１ 保持装置
１０、１０ａ バンド
３０ 固定機構
４０ 付勢機構
５０ プロテクタ（突出部）
Ｓ 圧縮コイルばね
Ｈ１ 定常高さ
Ｈ２ 密着高さ
Ｈ５ 突出高さ
Ｔ タンク
Ｆ フレーム

Claims (1)

1. タンクの外周側面から突出した突出部と、
   前記タンクを支持する支持部材に固定され、前記突出部よりも前記タンクの軸線方向に離間した位置で前記タンクの外周側面を包囲したバンドと、
   前記バンドが前記タンクの外周側面に密着するように前記バンドを付勢する圧縮コイルばねと、を備え、
   前記圧縮コイルばねが最大限に圧縮された最大圧縮状態で、前記バンドは前記タンクから最大限に離間した状態となり、
   前記最大圧縮状態での前記圧縮コイルばねの高さである密着高さは、前記バンドが前記タンクの外周側面に密着した定常状態での前記圧縮コイルばねの高さである定常高さよりも低く、
   以下の式（１）を満たす、タンク保持装置。
   ｛（前記タンクの直径）＋（前記タンクの直径方向における前記タンクの外周側面からの突出部の突出高さの合計）｝×円周率＞前記タンクの外周長さ＋前記定常高さ−前記密着高さ・・・（１）

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